令和7年度春期 ネットワークスペシャリスト 午前Ⅱ 問22

書込み時のデータ反映先に着目しよう

キャッシュへの書込みを扱う問題では、書き込まれたデータがどの記憶装置に、どの時点で反映されるかという一つの観点に絞って考えると整理しやすくなります。問われている内容がこの観点と矛盾しないかを自分で確かめましょう。

この問題で問われていること

CPUが書込みを行った直後に、キャッシュと主記憶の内容が一致しているかどうか、また一致していない期間があるならそれがいつ解消されるのかを、方式ごとに自分の言葉で説明できるかが鍵になります。

視点

キャッシュは主記憶より高速ですが容量が小さく、同じデータの写しが複数の階層に存在し得ます。書込みが発生したとき、写し同士の内容をどう扱うかは、速度と一貫性のどちらをどの程度重視するかという設計上の判断に関わります。方式名だけを暗記するのではなく、書込み一回ごとにどの装置へのアクセスが発生するかを順に追って考えると、特徴の違いを自力で導けます。

確認ポイント

• 書込み直後の時点で、キャッシュと主記憶それぞれにどの値が入っているかを自分で書き出せるか
• 主記憶への反映が発生するきっかけ（タイミング）を、方式ごとに自分の言葉で説明できるか
• 反映のタイミングの違いが、アクセス回数や内容の一致にどう影響するかを筋道立てて考えたか

正解

イ

解説

ライトスルー方式は、データをキャッシュメモリへ書き込むとき、主記憶にも同時に書き込みます。そのため両者の内容が一致しやすい一方、主記憶への書込みを待つ分だけ速度面で不利です。ライトバック方式は、通常はキャッシュだけを更新し、後で主記憶へ反映します。

理由

ライトスルー方式では、キャッシュメモリの更新と同時に主記憶も更新します。したがって、主記憶の内容はキャッシュメモリの内容と一致します。これが選択肢イの説明に当たります。

比較

ライトバック方式では、データ更新時にはキャッシュメモリを更新し、変更内容を示す状態で管理します。その後、該当データが追い出されるなどのタイミングで主記憶へ書き戻すため、両方式の説明を取り違えないことが重要です。

選択肢ア

これは不正解だよ。ライトスルー方式は、キャッシュメモリだけに書き込む方式ではありません。データ更新時に主記憶にも書き込むため、主記憶への書込みを伴います。したがって、キャッシュだけへ書くので高速という説明は、別の方式の特徴と混同しています。

選択肢イ（正解）

これは正解だよ。ライトスルー方式では、データをキャッシュメモリへ書き込むと同時に、主記憶にも書き込みます。その結果、通常の書込み後には主記憶の内容がキャッシュメモリの内容と一致します。提示された方式の特徴と正しく対応しています。

選択肢ウ

これは不正解だよ。ライトバック方式は、データをキャッシュメモリと主記憶の両方へ同時に書き込む方式ではありません。通常はキャッシュメモリを先に更新し、後の適切なタイミングで主記憶へ反映します。したがって、同時書込みで速度が遅いという説明は誤りです。

選択肢エ

これは不正解だよ。ライトバック方式では、キャッシュメモリだけが更新されて主記憶が古い内容のままになる場合があります。その状態のデータがキャッシュから追い出されると、変更内容を失わないよう主記憶へ書き戻す必要があります。よって、書き戻しが生じないという説明は誤りです。

学習のポイント

ライトスルーとライトバックは、主記憶へ反映するタイミングで区別します。